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1、精选优质文档-倾情为你奉上圆周运动的临界问题要点提示一.圆周运动中的临界问题的分析方法首先明确物理过程，对研究对象进行正确的受力分析，然后确定向心力，根据向心力公式列出方程，由方程中的某个力的变化与速度变化的对应关系，从而分析找到临界值二.竖直平面内作圆周运动的临界问题竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动。一般情况下，只讨论最高点和最低点的情况，常涉及过最高点时的临界问题。“绳模型”如图6-11-1所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况。v绳图6-11-1vabv（注意：绳对小球只能产生拉力）（1）小球能过最高点的临界条件：绳子和轨道对小球刚好没有力的作用mg = =（2）小球能过最
2、高点条件：v （当v 时，绳对球产生拉力，轨道对球产生压力）（3）不能过最高点条件：v （实际上球还没有到最高点时，就脱离了轨道）“杆模型”如图6-11-2所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况（注意：轻杆和细线不同，轻杆对小球既能产生拉力，又能产生推力。）O杆图6-11-2ba（1）小球能最高点的临界条件：v = 0，F = mg（F为支持力）（2）当0 v F 0（F为支持力）（3）当v =时，F=0（4）当v 时，F随v增大而增大，且F 0（F为拉力）注意：管壁支撑情况与杆一样。杆与绳不同，杆对球既能产生拉力，也能对球产生支持力由于两种模型过最高点的临界条件不同，所以在分析问题时首
3、先明确是哪种模型，然后再利用条件讨论 （3）拱桥模型如图所示，此模型与杆模型类似，但因可以离开支持面，在最高点当物体速度达v=时，FN=0，物体将飞离最高点做平抛运动。若是从半圆顶点飞出，则水平位移为s= R。【典型题目】ALOm 竖直平面内作圆周运动的临界问题（1）绳模型1、如图6-11-5所示，细线的一端有一个小球，现给小球一初速度，使小球绕细线另一端O在竖直平面内转动，不计空气阻力，用F表示球到达最高点时细线对小球的作用力，则F可能 （ ）A是拉力 B是推力C等于零 D可能是拉力，可能是推力，也可能等于零2、如图，质量为0.5kg的小杯里盛有1kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流
4、星”表演，转动半径为1m，小杯通过最高点的速度为4m/s，g取10m/s2,求：(1) 在最高点时，绳的拉力？ (2) 在最高点时水对小杯底的压力？(3) 为使小杯经过最高点时水不流出, 在最高点时最小速率是多少?（2）杆模型1、长度为L0.5 m的轻质细杆OA，A端有一质量为m3.0kg的小球，如图所示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是2.0m/s，g取10m/s2，则此时细杆OA受到（）A.6.0N的拉力 B.6.0N的压力 C.24N的拉力 D.24N的压力2、如图所示，小球m在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法中正确的有： A小球通过最高点的最
5、小速度为B小球通过最高点的最小速度为零C小球在水平线ab以下管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力D小球在水平线ab以上管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力rm3、在质量为M的电动机的飞轮上，固定着一个质量为m的重物，重物到转轴的距离为r，如图所示，为了使放在地面上的电动机不会跳起，电动机飞轮的角速度不能超过( ) A B C D（3）拱桥模型1、如图431所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球，当汽车以某一速率在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为L1；当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，弹簧长度为L2，下列答案中正确的是()AL1L2 BL
6、1L2CL1m），它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的倍，两物体用一根长为的轻绳连在一起。若将甲物体放在转轴位置上，甲、乙之间连线刚好沿半径方向被拉直，要使两物体与圆盘间不发生相对滑动，则转盘旋转角速度的最大值不得超过（两物体均看作质点）（ ）A. B. C. D. 9、用一根细绳，一端系住一个质量为m的小球，另一端悬在光滑水平桌面上方h处，绳长l大于h，使小球在桌面上做匀速圆周运动求若使小球不离开桌面，其转速最大值是()A B C D10、 如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球，圆锥顶角为2，若要小球离开锥面，则小球的角速度至少为多少？11、如图所示，两绳系一质量为
7、m0.1kg的小球，上面绳长L2m，两端都拉直时与轴的夹角分别为30与45，问球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧，当角速度为3 rad/s时，上、下两绳拉力分别为多大？【强化训练】 1、如图一个质量为M的小球与一根质量为m的弹簧相连，且以角速度、绕轴00在光滑水平而上转动，此时，小球到转轴的距离为L。某时刻，在A处剪断弹簧，则下列关于这一瞬间小球加速度的判断正确的是( ) abAB 2、如图所示，木板B托着木块A一起在竖直平面内做匀速圆周运动，从水平位置a到最低点b的过程中（） AB对A的支持力越来越大 BB对A的支持力越来越小 CB对A的摩擦力越来越大 DB对A的摩擦力越来越小 3、如右图
8、所示光滑管形圆轨道半径为R(管径远小于R)，小球a、b大小相同，质量均为m，其直径略小于管径，能在管中无摩擦运动两球先后以相同速度v通过轨道最低点，且当小球a在最低点时，小球b在最高点，以下说法正确的是()A当小球b在最高点对轨道无压力时，小球a比小球b所需向心力大5 mgB当v时，小球b在轨道最高点对轨道无压力C速度v至少为，才能使两球在管内做圆周运动D只要v，小球a对轨道最低点的压力比小球b对轨道最高点的压力都大6 mg 4、如图所示，一个小球在竖直环内至少能做（）次完整的圆周运动，当它第（）次经过环的最低点时的速度大小为，第次经过环的最低点时速度大小为，则小球第（）次经过环的最低点时的速
9、度的大小一定满足（ ）A等于 B小于C等于 D大于 5、质量为m的小球用绳子系住在竖直平面内作圆周运动，则小球运动到最低点和最高点时绳子所受拉力大小之差为_.答案：6mg 6、如图所示，在倾角为的光滑斜面上，有一长为l的细线，细线的一端固定在O点，另一端拴一质量为m的小球，现使小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动，已知O点到斜面底边的距离Soc=L，则小球通过最高点A时的速度表达式vA ；小球通过最低点B时，细线对小球拉力表达式TB= ；若小球运动到A点或B点时剪断细线，小球滑落到斜面底边时到C点的距离相等，则l和L应满足的关系式是 答案： ； 7、如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放
10、置两个用细线相连的质量均为m的小物体A、B，它们到转轴的距离分别为rA20 cm，rB30 cm，A、B与盘面间最大静摩擦力均为重力的0.4倍，试求：(1)当细线上开始出现张力时，圆盘的角速度0. (2)当A开始滑动时，圆盘的角速度.(3)当A即将滑动时，烧断细线，A、B运动状态如何？(g取10 m/s2) 8、现有A、B两球质量分别为m1与m2，用一劲度系数为k的弹簧相连，一长为l1的细线与m1相连，置于水平光滑桌面上，细线的另一端拴在竖直轴OO 上，如图所示。当m1与m2均以角速度绕OO 做匀速圆周运动时，弹簧长度为l2，求：（1）此时弹簧伸长量；（2）绳子张力； （3）将线突然烧断瞬间A球的加速度大小。 Key: ，专心-专注-专业